Tłumik hydrauliczny o zmiennej charakterystyce siły tłumienia

Podobne dokumenty
RUCH OBROTOWY Można opisać ruch obrotowy ze stałym przyspieszeniem ε poprzez analogię do ruchu postępowego jednostajnie zmiennego.

INDUKCJA ELEKTROMAGNETYCZNA. - Prąd powstający w wyniku indukcji elektro-magnetycznej.

STATECZNOŚĆ SKARP. α - kąt nachylenia skarpy [ o ], φ - kąt tarcia wewnętrznego gruntu [ o ],

SPRAWNOŚĆ MECHANICZNA ZESPOŁU NAPĘDOWEGO Z SIŁOWNIKIEM HYDRAULICZNYM PRZY UWZGLĘDNIENIU TARCIA SUCHEGO

Prąd elektryczny U R I =

(M2) Dynamika 1. ŚRODEK MASY. T. Środek ciężkości i środek masy

3. ŁUK ELEKTRYCZNY PRĄDU STAŁEGO I PRZEMIENNEGO

MECHANIKA 2 MOMENT BEZWŁADNOŚCI. Wykład Nr 10. Prowadzący: dr Krzysztof Polko

Badanie współzależności dwóch cech ilościowych X i Y. Analiza korelacji prostej

Wykład Turbina parowa kondensacyjna

Kwantowa natura promieniowania elektromagnetycznego

ELEKTROCHEMIA. ( i = i ) Wykład II b. Nadnapięcie Równanie Buttlera-Volmera Równania Tafela. Wykład II. Równowaga dynamiczna i prąd wymiany

PAŃSTWOWA WYŻSZA SZKOŁA ZAWODOWA W PILE INSTYTUT POLITECHNICZNY. Zakład Budowy i Eksploatacji Maszyn PRACOWNIA TERMODYNAMIKI TECHNICZNEJ INSTRUKCJA

Siła jest przyczyną przyspieszenia. Siła jest wektorem. Siła wypadkowa jest sumą wektorową działających sił.

APLIKACJA METODY BADAŃ WŁASNOŚCI DYNAMICZNYCH ZAWIESZEŃ POJAZDÓW SAMOCHODOWYCH O DMC POWYŻEJ 3,5 TONY W PROGRAMIE LABVIEW

ANALIZA WŁASNOŚCI SILNIKA RELUKTANCYJNEGO METODAMI POLOWYMI

Część 1 7. TWIERDZENIA O WZAJEMNOŚCI 1 7. TWIERDZENIA O WZAJEMNOŚCI Twierdzenie Bettiego (o wzajemności prac)

WYZNACZENIE CHARAKTERYSTYK DYNAMICZNYCH PRZETWORNIKÓW POMIAROWYCH

V. TERMODYNAMIKA KLASYCZNA

SZACOWANIE NIEPEWNOŚCI POMIARU METODĄ PROPAGACJI ROZKŁADÓW

XXX OLIMPIADA FIZYCZNA ETAP III Zadanie doświadczalne

OGÓLNE PODSTAWY SPEKTROSKOPII

I. Elementy analizy matematycznej

Płyny nienewtonowskie i zjawisko tiksotropii

MODELOWANIE PRZEPŁYWU POWIETRZA W KANAŁACH WENTYLACYJNYCH PIECZARKARNI

Stanisław Cichocki Natalia Nehrebecka. Zajęcia 4

ZADANIE 9.5. p p T. Dla dwuatomowego gazu doskonałego wykładnik izentropy = 1,4 (patrz tablica 1). Temperaturę spiętrzenia obliczymy następująco

dy dx stąd w przybliżeniu: y

LABORATORIUM TECHNIKI CIEPLNEJ INSTYTUTU TECHNIKI CIEPLNEJ WYDZIAŁ INŻYNIERII ŚRODOWISKA I ENERGETYKI POLITECHNIKI ŚLĄSKIEJ

Dr inż. Andrzej Tatarek. Siłownie cieplne

α i = n i /n β i = V i /V α i = β i γ i = m i /m

Praca podkładu kolejowego jako konstrukcji o zmiennym przekroju poprzecznym zagadnienie ekwiwalentnego przekroju

ZESZYTY NAUKOWE INSTYTUTU POJAZDÓW 2(88)/2012

BADANIE DRGAŃ WŁASNYCH NAPĘDU ROBOTA KUCHENNEGO Z SILNIKIEM SRM

Analiza ćwiartkowego modelu zawieszenia pojazdu z tłumikiem hydraulicznym

POLITECHNIKA POZNAŃSKA ZAKŁAD CHEMII FIZYCZNEJ ĆWICZENIA PRACOWNI CHEMII FIZYCZNEJ

Przykład 4.1. Belka dwukrotnie statycznie niewyznaczalna o stałej sztywności zginania

SYMULACJA KOMPUTEROWA NAPRĘŻEŃ DYNAMICZNYCH WE WRĘGACH MASOWCA NA FALI NIEREGULARNEJ

ZASADA ZACHOWANIA MOMENTU PĘDU: PODSTAWY DYNAMIKI BRYŁY SZTYWNEJ

Model ASAD. ceny i płace mogą ulegać zmianom (w odróżnieniu od poprzednio omawianych modeli)

Część teoretyczna IZOLACYJNOŚĆ AKUSTYCZNA PRZEGRÓD

Kształtowanie się firm informatycznych jako nowych elementów struktury przestrzennej przemysłu

Egzamin poprawkowy z Analizy II 11 września 2013

Stateczność skarp. Parametry gruntu: Φ c γ

Zaawansowane metody numeryczne Komputerowa analiza zagadnień różniczkowych 1. Układy równań liniowych

WSKAŹNIK OCENY HIC SAMOCHODU OSOBOWEGO W ASPEKCIE BEZPIECZEŃSTWA RUCHU DROGOWEGO

AUTOMATYKA I STEROWANIE W CHŁODNICTWIE, KLIMATYZACJI I OGRZEWNICTWIE L3 STEROWANIE INWERTEROWYM URZĄDZENIEM CHŁODNICZYM W TRYBIE PD ORAZ PID

2. STOPIEŃ KINEMATYCZNEJ NIEWYZNACZALNOŚCI

WYZNACZANIE WSPÓŁCZYNNIKA LEPKOŚCI CIECZY METODĄ STOKESA

MECHANIKA 2. Drgania punktu materialnego. Wykład Nr 8. Prowadzący: dr Krzysztof Polko

) będą niezależnymi zmiennymi losowymi o tym samym rozkładzie normalnym z następującymi parametrami: nieznaną wartością 1 4

BADANIA CHARAKTERYSTYK HYDRAULICZNYCH KSZTAŁTEK WENTYLACYJNYCH

Przykład 5.1. Kratownica dwukrotnie statycznie niewyznaczalna

Współczynniki aktywności w roztworach elektrolitów. W.a. w roztworach elektrolitów (2) W.a. w roztworach elektrolitów (3) 1 r. Przypomnienie!

Stanisław Cichocki. Natalia Nehrebecka. Wykład 6

Podstawy termodynamiki

u u u( x) u, x METODA RÓŻNIC SKOŃCZONYCH, METODA ELEMENTÓW BRZEGOWYCH i METODA ELEMENTÓW SKOŃCZONYCH

STATYSTYKA MATEMATYCZNA WYKŁAD 5 WERYFIKACJA HIPOTEZ NIEPARAMETRYCZNYCH

Zmiana entropii w przemianach odwracalnych

Ćw. 5. Wyznaczanie współczynnika sprężystości przy pomocy wahadła sprężynowego

Optymalizacja belki wspornikowej

Weryfikacja hipotez dla wielu populacji

2 PRAKTYCZNA REALIZACJA PRZEMIANY ADIABATYCZNEJ. 2.1 Wprowadzenie

Zaawansowane metody numeryczne

5. Rezonans napięć i prądów

Natalia Nehrebecka. Wykład 2

Natalia Nehrebecka. Zajęcia 4

Za: Stanisław Latoś, Niwelacja trygonometryczna, [w:] Ćwiczenia z geodezji II [red.] J. Beluch

MPEC wydaje warunki techniczne KONIEC

Pomiary parametrów akustycznych wnętrz.

MECHANIKA II. Dynamika ruchu obrotowego bryły sztywnej

r i m r Fwyp R CM Dynamika ruchu obrotowego bryły sztywnej

OPTYMALIZACJA ALGORYTMÓW WYZNACZANIA RUCHU CIECZY LEPKIEJ METODĄ SZTUCZNEJ ŚCIŚLIWOŚCI

ver ruch bryły

Dr hab. inż. Zbigniew Kamiński

MATEMATYKA POZIOM ROZSZERZONY Kryteria oceniania odpowiedzi. Arkusz A II. Strona 1 z 5

Wykład 1 Zagadnienie brzegowe liniowej teorii sprężystości. Metody rozwiązywania, metody wytrzymałości materiałów. Zestawienie wzorów i określeń.

Grupa: Elektrotechnika, wersja z dn Studia stacjonarne, II stopień, sem.1 Laboratorium Techniki Świetlnej

KRZYWA BÉZIERA TWORZENIE I WIZUALIZACJA KRZYWYCH PARAMETRYCZNYCH NA PRZYKŁADZIE KRZYWEJ BÉZIERA

WYWAŻANIE STATYCZNE WIRUJĄCYCH ZESTAWÓW RADIOLOKACYJNYCH

TERMODYNAMIKA TECHNICZNA I CHEMICZNA

W praktyce często zdarza się, że wyniki obu prób możemy traktować jako. wyniki pomiarów na tym samym elemencie populacji np.

Zestaw zadań 4: Przestrzenie wektorowe i podprzestrzenie. Liniowa niezależność. Sumy i sumy proste podprzestrzeni.

A C T A U N I V E R S I T A T I S N I C O L A I C O P E R N I C I EKONOMIA XXXIX NAUKI HUMANISTYCZNO-SPOŁECZNE ZESZTYT 389 TORUŃ 2009.

Wstępne przyjęcie wymiarów i głębokości posadowienia

ZASTOSOWANIE PROGRAMÓW PC-CRASH I V-SIM DO SYMULACJI RAJDOWEJ JAZDY SAMOCHODEM

Zawieszenia pojazdów samochodowych

Modele wieloczynnikowe. Modele wieloczynnikowe. Modele wieloczynnikowe ogólne. α β β β ε. Analiza i Zarządzanie Portfelem cz. 4.

Komórkowy model sterowania ruchem pojazdów w sieci ulic.

- opór właściwy miedzi (patrz tabela 9.1), l długość nawiniętego na cewkę drutu miedzianego,

Warunek równowagi bryły sztywnej: Znikanie sumy sił przyłożonych i sumy momentów sił przyłożonych.

Model IS-LM-BP. Model IS-LM-BP jest wersją modelu ISLM w gospodarce otwartej. Pokazuje on zatem jak

Studia stacjonarne, II stopień, sem.1 Laboratorium Techniki Świetlnej

ZASTOSOWANIE ANALIZY HARMONICZNEJ DO OKREŚLENIA SIŁY I DŁUGOŚCI CYKLI GIEŁDOWYCH

Moment siły (z ang. torque, inna nazwa moment obrotowy)

Sprawozdanie powinno zawierać:


KONSPEKT WYKŁADU. nt. METODA ELEMENTÓW SKOŃCZONYCH TEORIA I ZASTOSOWANIA. Piotr Konderla

WPŁYW PARAMETRÓW DYSKRETYZACJI NA NIEPEWNOŚĆ WYNIKÓW POMIARU OBIEKTÓW OBRAZU CYFROWEGO

Proces narodzin i śmierci

Transkrypt:

Symulacja w Badanach Rozwoju Vol. 8, No. 3-4/2017 Urszula FERDEK Poltechnka Krakowska, Al. Jana Pawła II 37, 31-864 Kraków E-mal: uferdek@mech.pk.edu.pl Tłumk hydraulczny o zmennej charakterystyce sły tłumena 1 Wprowadzene Problem modelowana analzy tłumków hydraulcznych, z uwag na ch szeroke zastosowana zwłaszcza w przemyśle samochodowym, jest omawany w welu pracach [1-8]. Prawdłowo zaprojektowany tłumk pownen zapewnać zarówno dobry komfort, jak bezpeczeństwo jazdy. W pracy zaproponowano koncepcję tłumka hydraulcznego, polegającą na wprowadzenu do cylndra jednorurowego tłumka dodatkowego cylndra połączonego sztywno z tłoczyskem. W cylndrze wewnętrznym jest umeszczony dodatkowy tłok sterujący przepływem oleju. Zblżone rozwązana konstrukcyjne tłumków są opsywane w pracach [5, 7]. Analza numeryczna modelu tłumka wykazuje, że charakterystyka sły tłumena zależy od ampltudy częstotlwośc wymuszena. W zakrese małych ampltud dużych częstotlwośc układ zachowuje sę jak amortyzator o charakterystyce mękkej, co poprawa komfort jazdy. W zakresach rezonansowych wzrost sły tłumena zapewna wększe bezpeczeństwo jazdy. 2 Model tłumka Model jednorurowego tłumka hydraulcznego o konstrukcj zblżonej do proponowanej w pracy [5] jest przedstawony na rysunku 1. W cylndrze głównym występują dwe wypełnone olejem komory: komora odbca K 1 nad tłokem oraz znajdująca sę pod nm komora kompresj K 2. Z tłoczyskem jest sztywno połączony dodatkowy cylnder, a znajdujący sę w nm zamocowany sprężyśce tłok dzel cylnder na dwe komory, K 3 K 4. W cylndrze głównym znajduje sę pływający tłok, oddzelający komorę K 2 z olejem od komory K 5 wypełnonej gazem pod dużym cśnenem (2-3 MPa). W czase pracy tłumka stotne są dwe fazy ruchu tłoczyska: kompresja oraz odbce. Podczas kompresj tłoczysko przemeszcza sę w dół. Wzrost cśnena w komorze K 2 powoduje przepływ oleju do komór K 1 K 4. W faze odbca wzrost cśnena w komorze K 1 powoduje przepływ oleju do komór K 2 K 3. Poneważ kanały w cylndrze wewnętrznym mogą być przysłanane przez tłok, przepływ oleju do komór K 3 K 4 odbywa sę w ogranczonym zakrese przemeszczeń względnych dodatkowego tłoka. Zawory są skonstruowane w ten sposób, aby przepływ oleju w faze kompresj odbca odbywał sę przez nne kanały (o nnej powerzchn przekroju), co powoduje nesymetrę charakterystyk tłumka. Sła oporu tłumka zależy od wypadkowej sły parca dzałającej na tłok, czyl od cśneń oleju w komorach K 1 K 2. W celu wyznaczena cśneń należy rozpatrzyć przemany zachodzące w komorach amortyzatora ze szczególnym zwrócenem uwag na prawdłowy ops przepływu oleju pomędzy poszczególnym komoram. Przyjmemy oznaczena p dla cśneń w komorach K (=1,..,4), V dla aktualnych objętośc komór K oraz V 0 dla objętośc 75

Urszula FERDEK początkowych (w stane równowag). Symbolam p g, V g V g0 oznaczymy cśnene gazu odpowedne objętośc komory K 5. Parametry A tp, A p określają powerzchnę górną dolną tłoka głównego, a A ap powerzchnę tłoka dodatkowego. Położene cylndra określa współrzędna x c, tłoka głównego x p, pływającego tłoka x fp tłoka dodatkowego x ap. Rys. 1. Model tłumka Fg. 1. Damper model Zakładając, że w położenu równowag statycznej cśnena oleju gazu we wszystkch komorach są równe cśnenu roboczemu p 0, słę oporu tłumka można opsać wzorem: 76 F = p p ) A ( p p ) A + F sgn( x& x& ) + F sgn( x& x& ). (1) ( 1 0 tp g 0 p f 1 p c f 2 fp c Sła (1) zależy od cśneń p 1 p g, od sły tarca F f1 mędzy tłoczyskem prowadncą oraz sły tarca F f2 mędzy pływającym tłokem cylndrem. Często wpływ tarca jest pomjany [1,4] lub jest przyjmowana uproszczona hpoteza tarca suchego [6]. Czasam uwględna sę dodatkowo wynkający z neszczelnośc przepływ oleju pomędzy tłokem cylndrem. Wartośc cśneń oleju w poszczególnych komorach tłumka zależą od przemeszczeń względnych x p x c, x fp x c x ap x p. W celu ch wyznaczena należy rozwązać równana różnczkowe o następującej postac: m ap & x ap m fp & x fp = p p ) A F sgn( x& x& ), (2) ( 2 g p f 2 fp c = p p ) A c( x x ) F sgn( x& x& ), (3) ( 3 4 ap ap p f 3 ap p gdze parametry m fp m ap są masam pływającego dodatkowego tłoka, c jest współczynnkem sztywnośc sprężyny, a F f3 słą tarca mędzy pomocnczym tłokem dodatkowym cylndrem. W celu wyznaczena cśnena gazu p g w komorze K 5

Tłumk hydraulczny o zmennej charakterystyce sły tłumena najczęścej zakłada sę przemanę adabatyczną: p g V g κ =p g0 V g0 κ, V g =V g0 +A p (x fp x c ), p g0 =p 0 (w stane równowag), skąd wynka zwązek: p g κ = Vg0 p0 κ V + A ( x x )]. (4) [ g 0 p fp c Do wyznaczena cśneń oleju w komorach K (=1,2,3,4) można wykorzystać równane: & ρ V + ρ V& = Q, (5) gdze Q określa zmanę masy w komorze K. Objętośc komór wyrażają sę wzoram: 1 10 tp p c V = V A ( x x ), V = V + A ( x x ), (6) 3 30 ap ap p 2 20 p p fp V = V A ( x x ), V = V + A ( x x ). (7) 4 40 ap ap p Po wykorzystanu równana opsującego zmanę gęstośc oleju ρ w komorze K : dρ 1 = ρ, (8) dp E v przy czym E v jest modułem ścślwośc, równane (5) można przekształcć do postac: p & E Q V&. (9) ρ v = V Gęstość oleju w odpowednej komorze może być wyznaczona wprost z defncj: ρ =m /V po rozwązanu równana różnczkowego: 3 Sterowane przepływem m & = Q. (10) Dzałane tłumka hydraulcznego zależy stotne od zastosowanej strateg sterowana przepływem oleju, czyl w modelu tłumka od funkcj opsujących przepływ oleju pomędzy komoram. Zmany masy Q zależą od natężeń przepływu (wydatków) przez poszczególne kanały zgodne z wzoram: Q = +, Q2 = Q12 Q21 + Q42 Q24, (11) 1 Q21 Q12 Q31 Q13 Q 3 Q13 Q31 =, Q4 = Q24 Q42, (12) gdze Q j jest masowym natężenem przepływu z komory K j do komory K. W przypadku przepływu w kerunku odwrotnym przyjmemy Q j =0 (wtedy Q j 0). W celu wyznaczena natężena Q j najczęścej zakłada sę przepływ turbulentny [8], przyjmując: Q = C A ρ ( p p ), (13) j d j 2 j j 77

Urszula FERDEK gdze C d jest współczynnkem wydatku, natomast A j jest efektywną powerzchną przekroju odpowednego kanału. Wzór (13) obowązuje dla p j >p. Powerzchne A j mogą meć wartośc stałe lub zmenne, najczęścej zależne od cśneń w odpowednch komorach lub od przemeszczeń względnych tłoków. Sła tłumena zależy stotne od stosunku sumarycznej powerzchn kanałów przepływowych do powerzchn tłoka głównego. Z tego powodu w prowadzonych dalej analzach wygodne jest posługwać sę bezwymarowym parametram, odnosząc efektywne powerzchne do wartośc A p. Rozważmy najperw przepływ przez zawory umeszczone w tłoku głównym (Q 12, Q 21 ). Kanały przepływowe są zwykle przysłonęte stosem płytek, ugnających sę pod wpływem wypadkowej sły parca stopnowo odsłanających otwory kanałów. Efektywna powerzchna przekroju zależy od parametrów geometrycznych fzycznych płytek. Założymy dalej, że w tłoku głównym oprócz otworów o przekroju stałym są kanały otwerające sę stopnowo po przekroczenu przez słę parca sły docsku, czyl przez różncę cśneń pewnej wartośc krytycznej σ. Wprowadźmy funkcję: θ ( p p, σ, k) = H ( p p σ ) tanh ( p p σ k, (1) j j j ) gdze H() jest funkcją typu jednostkowy skok, a parametr k charakteryzuje własnośc sprężyste stosu płytek. Wartość maksymalna funkcj θ jest równa jednośc. Efektywną powerzchnę A j (j=1, =2 lub odwrotne) można zapsać następująco: A j = A α + β θ ( p p, σ, k )], (15) p[ j j j j j gdze bezwymarowy parametr α j charakteryzuje powerzchne kanałów o stałym przekroju, a β j maksymalną powerzchnę kanałów przysłonętych sprężystym płytkam. Rozważmy teraz przepływ do komór K 3 K 4 (Q 13, Q 31, Q 24, Q 42 ). Zawory w tych komorach są przysłanane przez dodatkowy tłok, w komorze K 3 dla x ap x p >h 1 r 1, a w komorze K 4 dla x ap x p < h 2 +r 2, gdze odległośc h, r określają położene otworów ch promene. Wprowadźmy funkcję: 0 z h + r ϑ ( z, h, r) = ( h + r z) / 2r h r < z < h + r, (16) 1 z < h r przy czym przyjęto tu, że w zakrese (h r, h+r) zachodz lnowa zmana pola powerzchn. Efektywne powerzchne w komorze K 3 opsuje wzór: A j = γ A ϑ x x, h 1, r ), (17) j p ( ap p 1 gdze j=1, =3 lub j=3, =1, a w komorze K 4 (dla j=2, =4 lub j=4, =2) podobny wzór A j = γ A ϑ x x, h 2, r ). (18) j p ( p ap 2 Bezwymarowy parametr γ j charakteryzuje wartość maksymalną pola przekroju kanału. 78

Tłumk hydraulczny o zmennej charakterystyce sły tłumena 4 Rezultaty symulacj numerycznych Podstawowym charakterystykam tłumka są zależnośc sły tłumena (1) od prędkośc przemeszczena względnego tłoka. W celu ch wyznaczena należy rozwązać układ nelnowych równań różnczkowych (2,3,9,10) dla założonej postac wymuszena knematycznego x(t)=x p (t) x c (t). Dla tłumka montowanego w zaweszenu samochodu wymuszene wynka z proflu drog, po której porusza sę pojazd. Take wymuszene jest opsywane funkcją losową, przy czym gęstość wdmowa mocy jest malejącą funkcją częstotlwośc. Do wyznaczana charakterystyk bardzej nadaje sę jednak wymuszene harmonczne o ampltudze malejącej ze wzrostem częstotlwośc: x( t) = asnωt, (19) przy czym ωa=ω 1 a 0 =const (stała prędkość maksymalna), gdze ω 1 =2πf 1 jest częstoścą podstawową. Dla welu model perwsza częstotlwość jest równa f 1 =1.2-1.5 Hz, druga f 2 =12-18 Hz. W zakrese nższych częstotlwośc w forme drgań domnują drgana nadwoza, czyl ten zakres jest odpowedzalny za komfort jazdy. W zakrese wyższych częstotlwośc obserwuje sę główne drgana kół, czyl zakres ten jest stotny z punktu wdzena bezpeczeństwa jazdy. W przeprowadzonych symulacjach ustalono wartośc nektórych charakterystycznych parametrów amortyzatora, badając główne wpływ parametrów decydujących o przepływe oleju pomędzy poszczególnym komoram (α j, β j, γ j, σ j ) oraz parametrów wymuszena (a, f). W oblczenach przyjęto wartośc następujących parametrów: A p =10 cm 2, A tp =8 cm 2, A ap =3 cm 2, V 10 =V 20 =80 cm 3, V g0 =70 cm 3, V 30 =V 40 =7.5 cm3, p 0 =2 MPa, E v =1.5 GPa, ρ 0 =890 kgm -3, m fp = m ap =0.02 kg, c=500 Nm - 1, F f1 =10 N, F f2 =1 N, F f3 =0.1 N, k 12 =k 21 =0.6p 0, h 1 =h 2 =h=1 cm, r 1 =r 2 =r, C d =0.6, κ=1.4. Wartośc pozostałych są zmenane w pewnych zakresach oscylują wokół wartośc: α 21 =0.004, α 12 =0.002, β 21 =0.016, β 12 =0.008, γ 31 =0.009, γ 13 =0.003, γ 24 =γ 42 =0.006, σ 21 =σ 12 =0.25p 0. Proponowany amortyzator w zakrese dużych ampltud pownen dzałać podobne jak klasyczny tłumk jednorurowy. Wtedy przepływ oleju do komór K 3 lub K 4 jest całkowce lub częścowo zablokowany wpływ na charakterystyk tłumka mają parametry: α j, β j, σ j, =1,2, j=2,1, zwązane z przepływem przez zawory w tłoku głównym. Na rysunku 2 pokazano wpływ parametrów charakteryzujących zawory w tłoku głównym na zależność sły tłumena od prędkośc względnej tłoka. W oblczenach przyjęto: α 12 =λα 21 =λα, β 12 =λβ 21 =λβ, (λ=0.5), σ 21 =σ 12 =σ, k 12 =k 21 =0.6p 0, γ 31 =0.009, γ 13 =0.003, γ 24 =γ 42 =0.006. Charakterystyk wyznaczono dla ampltudy wymuszena a=2 cm częstotlwośc f=1.2 Hz, czyl w okolcach perwszego rezonansu. 79

Urszula FERDEK Rys. 2. Wpływ parametrów zaworów w tłoku głównym (a=2cm, f=1.2hz) Fg. 2. Influence of valve parameters (a=2cm, f=1.2hz) Pokazane na rysunku 2 charakterystyk są nesymetryczne. Sła oporu tłumka podczas odbca jest co do wartośc wększa od sły w procese sprężana. Taka charakterystyka jest pożądana podczas jazdy po dużych nerównoścach (najazd na wysoką przeszkodę). Stosunek wartośc maksymalnej sły do mnmalnej zależy od stosunku efektywnych powerzchn przepływu oleju podczas kompresj odbca, czyl od parametru λ. Parametry α 12, α 21 wpływają na charakterystyk w zakrese małych prędkośc (rys. 2a), z ch wzrostem maleje nachylene wykresów sły tłumena od prędkośc. Z kole ze wzrostem wartośc β 12, β 21 zmnejsza sę nachylene krzywych w zakrese wyższych prędkośc (rys. 2b). Na wykresach występują punkty przegęca, których położene zależy od wartośc parametru σ (rys. 2c). Parametr σ charakteryzuje wstępną słę docsku płytek. Dla wększych wartośc σ kanały przepływowe są późnej otwerane, czego efektem jest zmana kształtu charakterystyk dla wększych prędkośc. Wzrastają równocześne wartośc maksymalne sły oporu. Sła tłumena maleje ze wzrostem efektywnej powerzchn wszystkch kanałów, czyl ze wzrostem parametru ε (rys. 2d). Prawdłowo zaprojektowany tłumk pownen meć charakterystykę sztywną w przypadku dużych ampltud wymuszena (zwykle w perwszym rezonanse) oraz charakterystykę mękką dla małych ampltud (w zakrese drugego rezonansu). Charakterystyka sztywna powstaje w przypadku zablokowanego przynajmnej jednego otworu w cylndrze wewnętrznym (w komorze K 3 lub K 4 ). Aby z kole uzyskać mękką 80

Tłumk hydraulczny o zmennej charakterystyce sły tłumena charakterystykę, dodatkowy tłok pownen przemeszczać sę mędzy zaworam, ne przysłanając ch. W nnych przypadkach charakterystyk cechują sę przeskokam z gałęz sztywnej na mękką odwrotne. Istotny wpływ na zachowane sę tłumka mają parametry γ 31, γ 13, γ 42 γ 24. Najprostszym do realzacj rozwązanem byłoby take, które ne wymaga zaworów w cylndrze wewnętrznym, czyl spełnające warunk symetr γ 31 =γ 13 oraz γ 24 =γ 42. Nestety rezultaty symulacj wykazują, że dla tłumka zapewnającego wększą słę w procese odbca (czyl dla α 21 >α 12 β 21 >β 12 ) tak układ ne zachowuje sę w pożądany sposób. Pożądane własnośc tłumka można jednak uzyskać dla γ 24 =γ 42 (wtedy jest nepotrzebny sterowany zawór w komorze K 4 ). Rys. 3. Charakterystyk tłumka (a=2 mm, f=12 Hz) Fg. 3. Damper characterstcs (a=2 mm, f=12 Hz) Na rysunku 3 pokazano charakterystyk tłumka w poblżu drugego rezonansu (dla a=2 mm, f=12 Hz) dla czterech zestawów wartośc parametrów γ j. W przypadku krzywej (a) przysłonęty jest zawór w komorze K 4 mamy do czynena z charakterystyką sztywną, w przypadku (b) zawór ten jest otwerany zamykany, a charakterystyka ma najbardzej skomplkowany kształt. W przypadku (c) tłok porusza sę mędzy zaworam, czego efektem jest pożądana w zakrese wyższych częstotlwośc charakterystyka mękka. Krzywa (d) jest znowu charakterystyką sztywną, podobną do krzywej (a), przy czym tym razem jest przysłonęty zawór w komorze K 3. Dla mnejszych częstotlwośc odpowedno wększych ampltud (np. f=1.2 Hz, a=2 cm w zakrese perwszego rezonansu) charakterystyk są sztywne w słabym stopnu zależą od parametrów γ j. 81

Urszula FERDEK Rys. 4. Przebeg cśneń masowych wydatków przepływu (a=0.5 cm, f=12 Hz) Fg. 4. Pressure tme hstores and mass flow rates (a=0.5 cm, f=12 Hz) Na rysunku 4 pokazano przebeg cśneń p w komorach K (=1,,4) oraz masowych wydatków przepływu Q 21, Q 13 Q 24 dla przypadku γ 31 =γ 13 =0.006, γ 24 =0.007, γ 42 =0.004 (rys. 3). Wydatk Q 13 Q 24 są co do wartośc prawe równe. Różnca znaków tych wydatków jest łatwa do wyjaśnena. Podczas sprężana zachodz: Q 24 >0 Q 13 <0 (czyl Q 31 >0), co oznacza, że w przyblżenu masa wpływająca do komory K 4 jest równa mase wypływającej z komory K 3 (cecz jest ścślwa). Obserwacja cśneń wskazuje, że przebeg cśneń p 3 p 4 są bardzo podobne, co jest rezultatem małego wpływu sł sprężystośc bezwładnośc dodatkowego tłoka. Są one zblżone do przebegu cśnena p 1. Cśnene p 2 neznaczne oscyluje wokół wartośc cśnena roboczego. Rys. 5. Charakterystyk tłumka: (a) f=1.5 Hz, a=25 mm; (b) f= 3 Hz, a=12.5 mm; (c) f=4.5 Hz, a=8.33 mm; (d) f=6 Hz, a=6.25 mm Fg. 5. Damper characterstcs: (a) f=1.5 Hz, a=25 mm; (b) f= 3 Hz, a=12.5 mm; (c) f=4.5 Hz, a=8.33 mm; (d) f=6 Hz, a=6.25 mm Na rysunku 5 przedstawono charakterystyk dla wymuszeń spełnających warunek jednakowej wartośc maksymalnej prędkośc (fa=const). Ze wzrostem częstotlwośc wymuszena odpowedno maleje jego ampltuda. W zakrese nższych częstotlwośc (wększych ampltud) sły tłumena są wyraźne wększe (krzywe (a) (b) na rysunku 5) nż w zakrese wyższych częstotlwośc. W przypadku krzywych (c) (d) dodatkowy tłok porusza sę w cylndrze pomędzy otworam kanałów przepływowych. 82

Tłumk hydraulczny o zmennej charakterystyce sły tłumena 5 Podsumowane W pracy zaproponowano koncepcję tłumka drgań o charakterystyce zależnej od ampltudy częstotlwośc wymuszena poprzez wprowadzene do klasycznego tłumka jednorurowego wewnętrznego cylndra z dodatkowym tłokem. Podano nelnowy ops modelu, uwzględnający sterowane przepływem oleju pomędzy komoram tłumka, zależne zarówno od cśneń, jak od przemeszczeń względnych tłoka. Przeprowadzono szereg symulacj numerycznych, z których najważnejsze rezultaty zostały przedstawone w pracy. Zbadano szczegółowo wpływ parametrów konstrukcyjnych tłumka na charakterystyk sły tłumena. Szczegółowe analzy wykazały duży wpływ parametrów zależnych od własnośc geometrycznych fzycznych elementów konstrukcyjnych zaworu w tłoku głównym w wewnętrznym cylndrze. Zastosowane proponowanego rozwązana pozwala uzyskać dostateczne dużą słę tłumena dla dużych przemeszczeń względnych tłoka. W tym przypadku amortyzator spełna rolę tłumka twardego, zwększając tym samym bezpeczeństwo jazdy. W przypadku newelkch przemeszczeń względnych mękka charakterystyka tłumka zapewna wysok pozom komfortu podróży. Pełna analza skutecznośc dzałana tłumka w zaweszenach samochodowych wymaga opracowana modelu pojazdu z badanym tłumkem oraz zbadana wpływu parametrów na wskaźnk odpowedzalne za komfort bezpeczeństwo jazdy. Lteratura 1. Alonso M., Comas Á.: Modellng a twn tube cavtatng shock absorber, Proceedngs of the Insttuton of Mechancal Engneers, Part D: Journal of Automoble Engneerng, 220.8, 2006, pp. 1031-1040 2. Farjoud, M. Ahmadan, M. Craft M., Burke W.: Nonlnear modelng and expermental characterzaton of hydraulc dampers: effects of shm stack and orfce parameters on damper performance, Nonlnear Dynamcs, 67.2, 2012, pp. 1437-1456 3. Ferdek U., Łuczko J.: Modelng and analyss of a twn-tube hydraulc shock absorber, Journal of Theoretcal and Appled Mechancs, 50.2, 2012, 627-638 4. Funke T.:, D. Bestle D.: Physcs-based model of a stroke-dependent shock absorber, Multbody System Dynamcs, 30.2, 2013, pp. 221-232 5. Götz O. et al.: Dashpot wth ampltude-dependent shock absorpton, U.S. Patent No. 7,441,639. 28 Oct. 2008 6. Lee C.T., Moon B.Y.: Smulaton and expermental valdaton of vehcle dynamc characterstcs for dsplacement-senstve shock absorber usng flud-flow modellng, Mechancal Systems and Sgnal Processng, 20.2, 2006, pp. 373-388 7. Nowaczyk M., Vochten J.: Shock absorber wth frequency dependent passve valve, U.S. Patent No. 9,441,700. 13 Sep. 2016 8. Tturus B., Du Bos J., Leven N., Hansford R.: A method for the dentfcaton of hydraulc damper characterstcs from steady velocty nputs, Mechancal Systems and Sgnal Processng, 24, 8, 2010, pp. 2868-2887 83

Urszula FERDEK Streszczene W pracy opracowano model tłumka hydraulcznego o charakterystyce zależnej od ampltudy częstotlwośc wymuszena. W zakrese małych ampltud dużych częstotlwośc układ zachowuje sę jak amortyzator o charakterystyce mękkej, co w przypadku zastosowana go w zaweszenu samochodu poprawa komfort jazdy. W zakresach rezonansowych zwększona sła tłumena zapewna wększe bezpeczeństwo jazdy. Uzyskane charakterystyk amortyzatora są nesymetryczne, co jest także wskazane dla tłumków samochodowych. W pracy zbadano wpływ parametrów wymuszena oraz parametrów konstrukcyjnych na charakterystyk amortyzatora. Słowa kluczowe: tłumk hydraulczny, zaweszene samochodu, nelnowe drgana Hydraulc shock absorber wth stroke dependent dampng Summary The model of hydraulc damper whose characterstcs s dependng on the ampltude and exctaton frequency was proposed n ths paper. Wthn the range of small ampltudes and hgh frequences, the system behaves lke a shock absorber of soft characterstc, whch n case of usng t n a car suspenson, mproves drvng comfort. Wthn the resonance ranges the ncreased dampng force provdes a hgh safety of the rde. The obtaned shock absorber characterstcs are asymmetrcal, whch s recommended for car dampers. The nfluence of exctaton parameters as well as constructonal ones on the characterstcs of the damper was nvestgated. Keywords: hydraulc damper, vehcle suspenson, nonlnear vbratons 84